復(fù)雜海洋環(huán)境下航行體的水動(dòng)力特性研究.pdf

1、航行體在水下航行過(guò)程中會(huì)受到復(fù)雜水動(dòng)力載荷的作用，尤其在靠近海面的過(guò)程中，由于環(huán)境載荷(波浪、洋流等)的存在以及多種流場(chǎng)的耦合作用，周圍流場(chǎng)水動(dòng)力載荷更加復(fù)雜。水動(dòng)力載荷不僅影響航行體的結(jié)構(gòu)安全性，還影響航行體的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，進(jìn)而影響其設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)。研究復(fù)雜海洋環(huán)境下航行體的水動(dòng)力特性研究對(duì)航行體設(shè)計(jì)及姿態(tài)預(yù)測(cè)有很重要的意義。其中，附加質(zhì)量與阻尼的計(jì)算和研究是水下航行體水動(dòng)力計(jì)算的一個(gè)重要問(wèn)題，具有重要的研究意義。
　　 本文基于

2、理想流體的勢(shì)流理論，選取適當(dāng)?shù)牟ɡ思把罅鲾?shù)值模型，建立復(fù)雜海洋環(huán)境下水下航行體載荷計(jì)算模型。研究了不同海流模型，不同浪級(jí)下的水下航行體的表面載荷特性。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了計(jì)及附加質(zhì)量變化的水下航行體運(yùn)動(dòng)方程，分析了整個(gè)水下航行體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中附加質(zhì)量的變化對(duì)阻尼特性的影響，并對(duì)整個(gè)出水過(guò)程中的附加質(zhì)量及興波阻尼特性進(jìn)行了研究。本論文主要做了以下幾個(gè)方面的工作：
　　 1、基于理想勢(shì)流模型及波浪理論，建立了計(jì)及復(fù)雜海況的航行體出水?dāng)?shù)值模型

3、。并對(duì)不同的頻域格林函數(shù)、時(shí)域格林函數(shù)引入航行體出水進(jìn)行了推導(dǎo)，分析了不同對(duì)速度勢(shì)求解方法對(duì)整個(gè)航行體出水問(wèn)題的影響。
　　 2、結(jié)合模態(tài)正交法、勢(shì)流理論方法，建立了求解水下結(jié)構(gòu)附加質(zhì)量的求解方法，在與簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)物的解析解進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證算法有效性的基礎(chǔ)上，將該方法應(yīng)用到水下航行體整個(gè)水下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)態(tài)附加質(zhì)量的求解。建立計(jì)及附加質(zhì)量變化的水下航行體運(yùn)動(dòng)方程，分析了水下航行體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中附加質(zhì)量與阻尼特性的相互關(guān)系。
　　 3、

4、建立了多種洋流的計(jì)算模型(不同速度梯度、不同流動(dòng)方向、對(duì)流洋流)，對(duì)水下航行體洋流作用下表面水動(dòng)力特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，總結(jié)得到不同條件下，洋流與水下航行體的相互作用下水下航行體表面載荷分布，對(duì)其相互關(guān)系進(jìn)行了研究。為水下航行體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及彈道預(yù)測(cè)提供參考。
　　 4、建立了水下航行體受力的頻域模型，分析了航行體不同狀況下的輻射力特性。建立了波浪作用下水下航行體受力的時(shí)域模型，并對(duì)不同出水條件及不同海況下的水下航體的入射力、輻射力、